物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在危險(xiǎn)廢物處置領(lǐng)域的應(yīng)用

鹿桂坡，魏 文

（中環(huán)信環(huán)保有限公司，河南 南陽(yáng) 473000）

引言

隨著5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)進(jìn)入高速深入發(fā)展階段，工業(yè)4.0時(shí)代的智能裝備也必將迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。目前，物聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用于智慧城市、智能家居等生活領(lǐng)域及集成化程度高、工序簡(jiǎn)單的自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備和倉(cāng)儲(chǔ)物流等少數(shù)工業(yè)領(lǐng)域。面對(duì)當(dāng)前越來(lái)越嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)，國(guó)家進(jìn)一步修訂并發(fā)布了新固廢法、《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18484—2020）、《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》（2021年版）等相關(guān)法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)，提高了對(duì)危險(xiǎn)廢物收運(yùn)、儲(chǔ)存、處置和污染物排放要求；同時(shí)綠色低碳生活方式的倡導(dǎo)和無(wú)廢城市的建設(shè)都要求危險(xiǎn)廢物管理向規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化、系統(tǒng)化轉(zhuǎn)變。而在工業(yè)4.0的大數(shù)據(jù)時(shí)代，合理利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)提高危險(xiǎn)廢物收運(yùn)、儲(chǔ)存和處置安全和效率將成為主流趨勢(shì)[1-4]。

1 物料網(wǎng)技術(shù)和危險(xiǎn)廢物處置領(lǐng)域概述

1.1 物料網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是指通過(guò)射頻識(shí)別技術(shù)、紅外感應(yīng)技術(shù)等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，將物和人與網(wǎng)絡(luò)相連接，完成物和人間的信息交換和通信，來(lái)實(shí)現(xiàn)智能識(shí)別、在線監(jiān)測(cè)、定位追溯、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、調(diào)度指揮、預(yù)案管理、遠(yuǎn)程控制、安全防范、遠(yuǎn)程維保等管理和服務(wù)功能。目前已廣泛應(yīng)用于智能家居、智慧物流、智能交通和智慧醫(yī)療等。物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)有傳感器技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、智能技術(shù)和納米技術(shù)等[5]。

1.2 危險(xiǎn)廢物處置

危險(xiǎn)廢物是指列入國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄或者根據(jù)國(guó)家規(guī)定的危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)和鑒別方法認(rèn)定的具有危險(xiǎn)特性的固體廢物。危險(xiǎn)廢物主要包含工業(yè)危險(xiǎn)廢物、醫(yī)療廢物和其它危險(xiǎn)廢物等。危險(xiǎn)廢物處置主要分為有無(wú)害化處置和資源化利用。其中，無(wú)害化處置指通過(guò)物理、化學(xué)方法，減少或消除其對(duì)環(huán)境或人體的危害性，包括焚燒、填埋等；資源化利用即通過(guò)對(duì)有回收利用價(jià)值的廢物進(jìn)行處理后再利用。

2 危險(xiǎn)廢物處置領(lǐng)域存在的問(wèn)題

目前，我國(guó)危險(xiǎn)廢物產(chǎn)量巨大且不斷大幅增長(zhǎng)，但其綜合利用和處置比例不高，儲(chǔ)存轉(zhuǎn)移環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)較大，產(chǎn)能利用率較低，主要體現(xiàn)在危險(xiǎn)廢物的鑒別、儲(chǔ)運(yùn)和處置等方面。

2.1 危險(xiǎn)廢物鑒別、轉(zhuǎn)移和處置困難重重

具有危險(xiǎn)特性的固體廢物都應(yīng)依法進(jìn)行危險(xiǎn)廢物鑒別并處置，但由于產(chǎn)廢單位專業(yè)技術(shù)及鑒別條件不足，第三方鑒別單位能力參差不齊和費(fèi)用較高等，大量危險(xiǎn)廢物未經(jīng)有效鑒別，造成產(chǎn)廢單位危險(xiǎn)廢物超期儲(chǔ)存、漏報(bào)瞞報(bào)和非法轉(zhuǎn)移、傾倒、處置事件時(shí)有發(fā)生。

危險(xiǎn)廢物采用經(jīng)營(yíng)許可和轉(zhuǎn)移聯(lián)單制度就近處置，但收集利用和處置企業(yè)資源區(qū)域配置不平衡嚴(yán)重，全面處置難度較大。從處置資質(zhì)方面看，危險(xiǎn)廢物經(jīng)營(yíng)許可證在長(zhǎng)三角和珠三角等較發(fā)達(dá)地區(qū)分布較為集中，其它區(qū)域稀少，且絕大多數(shù)企業(yè)處置的危險(xiǎn)廢物為單一來(lái)源或少數(shù)幾種；從產(chǎn)能利用來(lái)看，全國(guó)危險(xiǎn)廢物實(shí)際收集利用和處置總量遠(yuǎn)低于頒發(fā)的危險(xiǎn)廢物經(jīng)營(yíng)許可證核準(zhǔn)的處置產(chǎn)能，核準(zhǔn)處置產(chǎn)能利用不足；從處置能力方面看，大部分企業(yè)處置規(guī)模較小，市場(chǎng)占有率較低，未形成規(guī)?；幹?，處于群雄并起階段；另外目前跨省轉(zhuǎn)移限制嚴(yán)格，程序復(fù)雜，更加劇了資源的不平衡及處置難度。

2.2 危險(xiǎn)廢物儲(chǔ)存運(yùn)輸和處置過(guò)程中環(huán)境事件頻發(fā)

危險(xiǎn)廢物種類繁多、特性各異，在儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)移等環(huán)節(jié)必須嚴(yán)格按照廢物特性進(jìn)行包裝儲(chǔ)存并由相應(yīng)資質(zhì)的單位運(yùn)輸，但在實(shí)際儲(chǔ)運(yùn)中，存在危險(xiǎn)廢物混裝、包裝不規(guī)范等問(wèn)題，大大增加了危險(xiǎn)廢物在儲(chǔ)存和運(yùn)輸中的廢物不相容性反應(yīng)和泄露等環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的概率。

2.3 危險(xiǎn)廢物處置工況和設(shè)施不穩(wěn)定

危險(xiǎn)廢物在焚燒處置時(shí)，由于物料配伍搭配不合理、熱值不穩(wěn)定等容易造成焚燒過(guò)程中溫度、壓力等主要參波動(dòng)較大，出現(xiàn)廢物焚毀去除率、爐渣熱酌減率不達(dá)標(biāo)及尾氣排放超標(biāo)等情況發(fā)生，同時(shí)還會(huì)有結(jié)焦、腐蝕、耐材損耗等設(shè)備故障，嚴(yán)重影響工況穩(wěn)定和系統(tǒng)正常運(yùn)行，降低產(chǎn)能利用率。

填埋場(chǎng)日常運(yùn)行和封場(chǎng)維護(hù)過(guò)程中，依靠人工巡查和周期性采樣監(jiān)測(cè)來(lái)判斷填埋場(chǎng)各系統(tǒng)穩(wěn)定性，當(dāng)滲濾液收集和導(dǎo)排系統(tǒng)堵塞、堆體沉降、防滲層破壞等隱蔽工程異常時(shí)無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除，問(wèn)題擴(kuò)大化容易發(fā)生環(huán)境事故。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在危險(xiǎn)廢物處置領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在危險(xiǎn)廢物鑒別中的應(yīng)用

利用RFID等電子標(biāo)簽記錄廢物的產(chǎn)廢單位、種類、材料、生產(chǎn)工藝和重量等基本信息，上傳至云服務(wù)平臺(tái)，通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比自動(dòng)分析其危險(xiǎn)特性，識(shí)別是否屬于危險(xiǎn)廢物，準(zhǔn)確判定危險(xiǎn)廢物類別，減少人工識(shí)別錯(cuò)誤和不必要的危險(xiǎn)廢物鑒別費(fèi)用；甚至根據(jù)就近處置原則推薦合適的包裝存儲(chǔ)方式和具有相應(yīng)資質(zhì)的危險(xiǎn)廢物處置單位，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的專業(yè)危險(xiǎn)廢物運(yùn)輸處置服務(wù)。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在危險(xiǎn)廢物儲(chǔ)存運(yùn)輸中的應(yīng)用

利用紅外測(cè)溫和遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，對(duì)存儲(chǔ)和運(yùn)輸中的危險(xiǎn)廢物進(jìn)行溫度、煙霧、可燃?xì)怏w濃度等狀態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)異常時(shí)聲光報(bào)警和語(yǔ)音提示，及時(shí)有效控制存儲(chǔ)過(guò)程中出現(xiàn)發(fā)熱、反應(yīng)、泄露等現(xiàn)象，重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行通風(fēng)和消防設(shè)施連鎖控制，減少環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；利用GPS定位和掃描技術(shù)，對(duì)儲(chǔ)運(yùn)車(chē)輛進(jìn)行定位，并采集運(yùn)輸線路和時(shí)間數(shù)據(jù)，確保危險(xiǎn)廢物快速安全的運(yùn)輸至處置單位。

危險(xiǎn)廢物處置單位安裝入場(chǎng)車(chē)輛識(shí)別和入場(chǎng)、入窯稱重?cái)?shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，確保危險(xiǎn)廢物收運(yùn)與入場(chǎng)數(shù)量一致，確認(rèn)后可與ERP系統(tǒng)數(shù)據(jù)連接，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)過(guò)賬，減少人工作業(yè)錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)，并可以導(dǎo)出數(shù)據(jù)進(jìn)行分析管理。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在處置工藝中的應(yīng)用

3.3.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在焚燒處置工藝中的應(yīng)用

危險(xiǎn)廢物由抓斗、螺旋輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、廢液噴槍等進(jìn)料機(jī)構(gòu)進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯中，經(jīng)過(guò)850~950℃高溫干燥、燃燒后爐渣經(jīng)窯尾水封出渣機(jī)排出，爐渣熱酌減率小于5%，焚燒產(chǎn)生的大量煙氣進(jìn)入1 100℃以上的二燃室經(jīng)干燥、分解、氣化等過(guò)程充分高溫燃燒，停留時(shí)間大于2 s，是有害物質(zhì)徹底分解，高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)余熱鍋爐回收熱能后，溫度降至550~650℃，降溫后的煙氣經(jīng)過(guò)急冷塔使煙氣在1 s內(nèi)迅速降至200℃左右，抑制二噁英的產(chǎn)生，有害煙氣經(jīng)活性炭吸附、脫硫脫硝、除塵、凈化后經(jīng)煙囪達(dá)標(biāo)排放，灰渣經(jīng)收集后填埋處置[6]。

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)的溫度、壓力、流量等主要控制參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，各參數(shù)通過(guò)終端設(shè)備通訊和數(shù)據(jù)處理分析，與進(jìn)料機(jī)構(gòu)、風(fēng)機(jī)、泵和閥門(mén)等機(jī)械裝置即時(shí)聯(lián)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)進(jìn)料頻率、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、閥門(mén)開(kāi)度的精準(zhǔn)控制，確保焚燒系統(tǒng)工況穩(wěn)定及鍋爐水質(zhì)、灰渣等輔助設(shè)施的各項(xiàng)參數(shù)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。系統(tǒng)可通過(guò)云計(jì)算對(duì)各工藝參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)異常并進(jìn)一步優(yōu)化工藝，甚至實(shí)現(xiàn)根據(jù)不同物料熱值、硫氯含量等性質(zhì)設(shè)定相應(yīng)的工藝參數(shù)，通過(guò)數(shù)據(jù)積累和學(xué)習(xí)分析逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)智能控制。

3.3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在填埋處置工藝中的應(yīng)用

危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)在運(yùn)營(yíng)期和維護(hù)期可利用傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)填埋場(chǎng)分區(qū)進(jìn)行溫度、濕度、水分、滲濾液及地下水等環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，異常情況及時(shí)預(yù)警，有利于準(zhǔn)確判斷異常位置并采取有效措施進(jìn)行處理，有效控制環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，確保填埋場(chǎng)安全平穩(wěn)運(yùn)營(yíng)。

3.4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在危險(xiǎn)廢物行政監(jiān)管中的應(yīng)用

處置單位焚燒爐和VOCs治理設(shè)施排放口安裝在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集排放煙氣數(shù)據(jù)并與監(jiān)管部門(mén)聯(lián)網(wǎng)，確保SO2、NOx、CO、煙塵濃度、非甲烷總烴和臭氣濃度等排放指標(biāo)在控制范圍內(nèi)達(dá)標(biāo)排放。

利用大數(shù)據(jù)及云計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域產(chǎn)廢、運(yùn)輸和處置單位數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和綜合分析，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)廢物來(lái)源和處置數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，便于對(duì)危險(xiǎn)廢物各環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)管，減少非法傾倒、違規(guī)處置等環(huán)境事件的發(fā)生。

通過(guò)對(duì)各地區(qū)危險(xiǎn)廢物種類和數(shù)量數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)處置單位資質(zhì)種類、規(guī)模等資源優(yōu)化配置，提高產(chǎn)能利用率，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)廢物合理、安全、高效處置，推進(jìn)各地區(qū)產(chǎn)廢和處置信息互通，簡(jiǎn)化跨區(qū)域轉(zhuǎn)移手續(xù)，實(shí)現(xiàn)資源流通，便于市場(chǎng)健康持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)廢企業(yè)、處置企業(yè)的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益最大化。

3.5 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在設(shè)備管理的應(yīng)用

通過(guò)對(duì)設(shè)備各部件溫度、壓力數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和分析，可實(shí)時(shí)巡查并預(yù)判耐材磨損、鋼板腐蝕、結(jié)焦程度等，超出范圍后連鎖報(bào)警并啟動(dòng)應(yīng)急輔助設(shè)施，同時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)分析提出維修改善措施、技術(shù)方案及備件計(jì)劃，為設(shè)備預(yù)防性和計(jì)劃性維修提供依據(jù)，提高設(shè)備連續(xù)安全穩(wěn)定運(yùn)行周期。

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)、水、電、氣能耗和運(yùn)行時(shí)間（包含空載、負(fù)荷、維修時(shí)間等）等數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并連接生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)和設(shè)備管理系統(tǒng)等，為后期提高設(shè)備利用率、降低能耗、建立主要部件模型數(shù)據(jù)庫(kù)、完善設(shè)備管理、維修及新設(shè)備優(yōu)化更新提供必要的數(shù)據(jù)支持。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著危險(xiǎn)廢物相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的完善，行業(yè)的并購(gòu)加劇，跨界企業(yè)進(jìn)入，水泥窯協(xié)同處置興起，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈化，各企業(yè)需提升精細(xì)化管理水平，合理利用資源，減少浪費(fèi)。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在危險(xiǎn)廢物領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用，促使處置資質(zhì)、規(guī)模等資源配置均衡化發(fā)展，提高危險(xiǎn)廢物處置的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，引領(lǐng)危險(xiǎn)廢物全生命周期的處置和其附屬運(yùn)營(yíng)設(shè)施管理走向規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化、系統(tǒng)化，并實(shí)現(xiàn)智能化，建立危險(xiǎn)廢物生產(chǎn)、運(yùn)輸、處置、排放、環(huán)境監(jiān)測(cè)等運(yùn)營(yíng)智能生態(tài)系統(tǒng)，從而促進(jìn)我國(guó)危險(xiǎn)廢物處置和環(huán)境保護(hù)事業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。